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挖矿系列：细说Python、conda 和 pip 之间的关系

article 2024/11/15 21:00:02

继续挖矿，挖金矿！

1. Python、conda 和 pip

Python、conda 和 pip 是在现代数据科学和软件开发中常用的工具，它们各自有不同的作用，但相互之间存在密切的关系：

Python：是一种解释型、面向对象的高级程序设计语言。它广泛应用于数据分析、机器学习、网络编程、Web 开发等领域，并且拥有庞大的标准库以及丰富的第三方库支持。
pip：是 Python 的官方包管理器，主要用于安装和管理 Python 第三方软件包。当用户需要在项目中使用特定的 Python 库时，可以使用 pip install 命令从 Python Package Index (PyPI) 等仓库下载并安装这些库。
conda：是由 Anaconda 分发版引入的一种开源跨平台包管理系统和环境管理器。与 pip 相比，conda 不仅可以安装 Python 包，还能管理非 Python 软件包（例如 C/C++ 库），并且它更侧重于环境管理和依赖解决。

具体关系如下：

conda 可以创建独立的虚拟环境，在每个环境中可以安装不同版本的 Python 以及其他相关的软件包，包括但不限于 Python 包。
在 conda 创建的环境中，你可以继续使用 pip 来安装 PyPI 上的 Python 包，或者使用 conda 自身的命令（如 conda install）来安装 Anaconda 或 conda-forge 渠道中的 Python 和非 Python 包。
conda 支持更加全面的环境管理功能，比如可以方便地创建、激活、删除环境，并且在处理复杂依赖关系时表现得更为出色，能够自动解决包之间的版本冲突问题。
当只需要处理纯粹的 Python 包时，pip 是一个轻量级的选择，尤其对于那些不在 conda 官方仓库中的包，pip 通常是首选工具。

总之，Python 作为基础语言，而 pip 和 conda 则分别提供了用于管理 Python 和其他相关软件包的功能，两者可以结合使用以满足不同的项目需求。在实际工作中，开发者可以根据项目特点和团队规范选择合适的包管理工具。

2. 扒一扒Python Package Index(PyPI)仓库

Python Package Index (PyPI)，也被称为 Cheese Shop，是官方的 Python 第三方软件包仓库。在 PyPI 中，你可以找到数以万计由全球开发者贡献的各种 Python 库和工具，这些库涵盖了各种用途，包括但不限于：

数据分析与科学计算：
NumPy、Pandas、SciPy、Matplotlib、Seaborn、Statsmodels 等用于数据处理、统计分析及可视化。
机器学习与深度学习：
TensorFlow、PyTorch、Keras、Scikit-learn、XGBoost、LightGBM、Theano、TensorFlow Probability 等框架和库。
Web 开发框架：
Django、Flask、FastAPI、Bottle 等用于构建 Web 应用程序的全栈或轻量级框架。
网络编程：
Requests、urllib3、aiohttp、Twisted、httplib2 用于处理 HTTP 请求和其他网络通信。
数据库操作：
SQLAlchemy、MySQL-connector-python、psycopg2（PostgreSQL）、pymongo（MongoDB）等数据库适配器。
测试工具：
unittest、pytest、tox、mock、selenium 等用于编写和执行单元测试、集成测试以及浏览器自动化测试。
日志和调试：
logging、pdb、ipdb、logging-tree、structlog 等用于记录和查看日志以及调试代码。
版本控制和打包：
setuptools、pipenv、wheel、twine 等用于创建、管理、分发 Python 包。
文本处理与自然语言处理：
NLTK、spaCy、TextBlob、gensim、nltk 等用于文本分析、词法分析、语法分析和语义理解。
其他各类实用工具和库：
Click、argparse、docopt 用于命令行界面设计；BeautifulSoup、lxml 用于网页解析；Django REST framework、Marshmallow 用于构建 RESTful API；asyncio、tornado、gevent 用于异步编程等等。

PyPI 上的软件包数量庞大且种类繁多，几乎可以满足所有类型的 Python 开发需求。通过使用 pip install 命令，用户可以方便地安装和使用这些第三方库。

3. conda是一个强大的环境管理和包管理工具

conda作为一个强大的环境管理和包管理工具，其功能不仅限于Python相关的软件包。它允许用户安装和管理多种编程语言的依赖库，包括但不限于C、C++编译器及其相关库。例如，使用conda可以方便地安装像OpenCV（一个基于C++的计算机视觉库）、Rust语言环境、CMake构建系统、Fortran编译器等非Python组件。

在解决依赖关系方面，conda能够处理复杂的依赖树，确保在一个环境中所有软件包都能获得正确的版本，并且这些版本之间相互兼容。这对于科学计算、数据分析以及跨平台开发工作来说尤其重要，因为它避免了因不同软件包间版本冲突而导致的问题。

此外，通过创建和管理虚拟环境，conda使得在同一台机器上为不同的项目或任务维护独立的运行时环境变得轻而易举，这样开发者可以在不影响全局环境或者其它项目的情况下自由切换所需的软件包组合。

3.1 conda 能安装的 Python 包

conda 能安装的 Python 包非常广泛，涵盖了科学计算、机器学习、数据处理、可视化、网络编程等众多领域。以下列出一些通过 conda 可以安装的 Python 库示例：

数据分析与科学计算库：
- NumPy
- SciPy
- Pandas
- Matplotlib
- Scikit-learn
- Statsmodels
- Seaborn
机器学习与深度学习框架：
- TensorFlow
- PyTorch
- Keras
- Theano
- MXNet
- Caffe
- Chainer
Web 开发框架：
- Django
- Flask
- Pyramid
- Bottle
自然语言处理库：
- NLTK
- spaCy
- gensim
- TextBlob
数据库接口：
- SQLAlchemy
- psycopg2 (PostgreSQL)
- mysqlclient (MySQL)
数据可视化工具：
- Plotly
- Bokeh
- Altair
- Holoviews
云计算和大数据处理：
- Apache Spark
- Dask
- Hadoop相关组件
测试工具：
- pytest
- unittest
- mock
- coverage
开发工具及环境：
- ipython/jupyter notebook/lab
- black, flake8 等代码格式化与检查工具
- sphinx 用于文档生成
- virtualenvwrapper 等虚拟环境管理工具（虽然在conda环境中通常不直接使用）

实际上，Anaconda或Miniconda发行版包含了一个名为conda-forge的社区频道，其中包含了成千上万个Python包及其依赖项，几乎覆盖了所有主流和新兴的Python库。因此，只要是能在Python生态中找到的大多数开源项目，都可以通过conda来安装和管理。

3.2 conda 能安装的非 Python 包

conda 可以安装和管理的非 Python 软件包范围广泛，包括但不限于以下类型：

编译工具链：如C、C++编译器（GCC, Clang），Fortran编译器（GFortran），以及其他语言编译器或解释器（例如Rust, Julia等）。
科学计算库：
- 数值计算库：例如BLAS/LAPACK（基础线性代数子程序库），MKL（Intel Math Kernel Library），OpenBLAS等。
- 矩阵运算库：如Armadillo，Eigen，PETSc等。
- 信号处理与图像处理库：FFTW，OpenCV等。
- 并行计算库：如OpenMP，MPI，CUDA Toolkit，cuDNN等用于GPU加速计算的库。
数据库引擎：
- SQLite
- PostgreSQL客户端和服务器端软件包
- MySQL客户端和连接器
Web服务器和相关工具：
- Apache HTTP Server
- Nginx
- OpenSSL和其他安全相关的软件包
开发工具：
- Git版本控制系统及其相关插件
- CMake，Autoconf等构建系统工具
- Vim，Emacs等文本编辑器
图形用户界面库和工具：
- GTK+，Qt等GUI开发库
- 图形渲染和可视化库：如OpenGL，GLUT等
其他编程语言环境：
- R语言及R包
- Ruby，Perl，Lua等脚本语言环境
系统工具和库：
- zlib压缩库
- bzip2，xz压缩工具
- curl，wget等网络传输工具
- ncurses，readline等终端交互式库

通过conda，这些非Python软件包可以方便地在不同的操作系统环境下被管理和安装，并且能够自动解决复杂的依赖关系，确保在一个环境中所有软件包都能正确、兼容地工作。

3.3 conda 是一个强大的环境管理工具

conda作为一个强大的环境管理工具，能够帮助用户创建和管理包含不同版本Python以及其他软件包的独立、隔离的运行环境。以下是可以使用conda管理的各种环境：

Python环境：
- 不同版本的Python：例如，可以创建一个基于Python 3.7的环境，同时另一个环境则基于Python 2.7。
- 特定项目所需的Python库组合：每个环境中可以安装特定版本的numpy、scipy、matplotlib等库，确保项目的依赖不会与其他项目冲突。
非Python环境：
- 其他编程语言环境：虽然conda以支持Python闻名，但它也可以用来管理和构建R语言、Julia、Ruby等其他语言的环境。
- 第三方软件与工具：比如数据库（如SQLite、PostgreSQL客户端），编译器（如GCC），科学计算工具（如OpenBLAS、FFTW），以及GIS软件（如GDAL、QGIS）等非Python相关的软件包。
跨平台环境：
- conda支持Windows、Linux和macOS等多个操作系统平台，能够在这些平台上创建和管理一致的环境。
多用户和团队环境：
- 在服务器或集群上，conda可以帮助系统管理员为不同的用户或团队创建和维护各自的环境配置，便于多人协作且各自拥有独立且可重现的开发或生产环境。